專利名稱：有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光材料的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含有硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)納米雜化發(fā)光材料的合成方法。
納米半導(dǎo)體材料是近二十年來材料科學(xué)研究的熱點，由于同傳統(tǒng)的體相半導(dǎo)體材料比較起來，納米半導(dǎo)體可以產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)，使得人們可以控制一定的反應(yīng)條件而制備不同尺寸的納米粒子，產(chǎn)生不同頻率的光發(fā)射，從而達(dá)到調(diào)控發(fā)光顏色的目的。另外，由于其納米尺度的特點，使得納米半導(dǎo)體材料易與同有機(jī)高分子材料進(jìn)行復(fù)合，通過旋涂等方法制備薄膜發(fā)光樣品。硫化鎘，硒化鎘納米半導(dǎo)體在光電轉(zhuǎn)換中有著十分誘人的應(yīng)用前景。目前在電致發(fā)光及光電池等材料研究領(lǐng)域中，已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展.A.P.Alivisatos在Phys.Rev.B,1996,24,17628.報到了硒化鎘納米微粒與MEH-PPV復(fù)合體系的光電轉(zhuǎn)換行為，結(jié)果表明隨著硒化鎘納米微粒濃度的提高，光電轉(zhuǎn)換的效率提高，最大可達(dá)12％.M.G.Bawendi在J.Appl.Phys,1998,12,7965.報到了殼/核結(jié)構(gòu)硒化鎘/硫化鎘納米微粒與PPV制成的雙層器件，以PPV為空穴傳輸材料，納米微粒發(fā)光層的量子效率可達(dá)0.1％，壽命50-100小時.到目前為止，可以采取許多種方法合成硫化鎘納米微粒，其中主要包括反相微乳液，金屬有機(jī)化學(xué)，水溶液等方法。反相微乳液方法可以制備尺寸分布均勻的硫化鎘納米微粒，但是由于其表面及內(nèi)部的缺陷較多，只能得到較弱的紅色發(fā)光，且發(fā)光效率較低。金屬有機(jī)化學(xué)方法的合成條件苛刻，要求無氧無水的反應(yīng)操作，且反應(yīng)所用試劑毒性較大，價格昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光材料的合成方法，該方法的主要過程是采用Sol-gel前體化合物Ⅰ及硫脲，乙酸鎘為原料，在Sol-gel前體化合物Ⅰ存在下，硫脲與乙酸鎘反應(yīng)形成硫化鎘納米微粒，且穩(wěn)定的存在于前體化合物之中，然后經(jīng)過Sol-gel過程，可獲得光學(xué)透明的有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光固體薄膜，并可實現(xiàn)較強(qiáng)的綠色發(fā)光。
本發(fā)明的合成技術(shù)路線是采用硫脲與乙酸鎘為原料，在前體化合物Ⅰ的存在下，硫化鎘納米微粒經(jīng)晶核形成，晶核長大，最后形成硫化鎘納米微粒。由于前體化合物的作用，使硫化鎘納米微粒的尺寸得以控制，然后采用傳統(tǒng)的無機(jī)反應(yīng)機(jī)理，通過Sol-gel過程制備含有硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)納米雜化發(fā)光薄膜。
本發(fā)明選用的Sol-gel前體化合物的結(jié)構(gòu)式如下HOOC-CH=CH-CONH-(CH2)3-Si(OC2H5)3合成硫化鎘納米微粒所用的原料為硫脲與乙酸鎘；選擇馬來酸酐及γ-氨丙基-三乙氧基硅烷(KH550)為原料制備前體化合物Ⅰ，然后加入0.05-0.5g硫脲與0.1-2.5g乙酸鎘于上述體系中，在60-120℃條件下反應(yīng)4-8小時，得到含有硫化鎘納米微粒的黃色透明溶膠；將該溶膠于室溫下旋涂制膜，并在60-120℃的真空烘箱中凝膠12-36小時，得到光學(xué)透明的有機(jī)/無機(jī)納米雜化固體發(fā)光薄膜，該薄膜在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
本發(fā)明的特點是利用了Sol-gel方法的優(yōu)勢，在前體化合物存在下，使硫化鎘納米微粒原位反應(yīng)且穩(wěn)定的存在于溶膠之中。然后使該溶膠經(jīng)凝膠化而成膜。從而將硫化鎘納米微粒限制在雜化體系的網(wǎng)絡(luò)之中。使硫化鎘納米微粒保持原有的尺寸且能穩(wěn)定的存在。并且能產(chǎn)生較強(qiáng)的綠色發(fā)光。這一方面解決了無機(jī)材料加工性差，成膜難的問題，另一方面又有效地控制了硫化鎘納米微粒的尺寸。整個材料的制備過程具有反應(yīng)條件溫和，方法簡便易行的特點，且制備周期短，因而易于實現(xiàn)工業(yè)化。
本發(fā)明的具體實施例如下實施例1含有硫化鎘納米微粒溶膠的制備將0.25g馬來酸酐與0.6gγ-氨丙基-三乙氧基硅烷溶于20ml N,N-二甲基甲酰胺中，室溫條件下反應(yīng)3小時形成前體化合物Ⅰ，然后在上述體系中加入49mg硫脲與143mg乙酸鎘，在60℃條件下反應(yīng)3小時，可得到含有硫化鎘納米微粒的黃色透明溶膠。該溶膠具有硫化鎘納米微粒的典型激子吸收峰，可產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)，在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
實施例2含有硫化鎘納米微粒溶膠的制備將1.0g馬來酸酐與2.4gγ-氨丙基-三乙氧基硅烷溶于40ml N,N-二甲基甲酰胺中，室溫條件下反應(yīng)3小時形成前體化合物Ⅰ，然后在上述體系中加入188mg硫脲與470mg乙酸鎘，在100℃條件下反應(yīng)6小時，可得到含有硫化鎘納米微粒的黃色透明溶膠。該溶膠具有硫化鎘納米微粒的典型激子吸收峰，可產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)，在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
實施例3含有硫化鎘納米微粒溶膠的制備將7.5g馬來酸酐與18gγ-氨丙基-三乙氧基硅烷溶于60ml N,N-二甲基甲酰胺中，室溫條件下反應(yīng)3小時形成前體化合物Ⅰ，然后在上述體系中加入1.40g硫脲與3.53g乙酸鎘，在120℃條件下反應(yīng)8小時，可得到含有硫化鎘納米微粒的黃色透明溶膠。該溶膠具有硫化鎘納米微粒的典型激子吸收峰，可產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)，在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
實施例4含硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光薄膜的制備取實施例1所制得的含有硫化鎘納米微粒溶膠5ml，加入0.1N鹽酸水溶液0.2ml，室溫條件下攪拌3小時，取少量滴于潔凈的石英片上，通過勻攪機(jī)旋涂制成薄膜，將此薄膜置于40℃的真空烘箱中烘干10小時，在將其轉(zhuǎn)移至100℃的真空烘箱中烘干10小時，即可以得到光學(xué)透明的含硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光薄膜，該薄膜在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
實施例5含硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光薄膜的制備取實施例2所制得的含有硫化鎘納米微粒溶膠5ml，加入0.1N鹽酸水溶液0.2ml，室溫條件下攪拌3小時，取少量滴于潔凈的石英片上，通過勻攪機(jī)旋涂制成薄膜，將此薄膜置于60℃的真空烘箱中烘干20小時，在將其轉(zhuǎn)移至120℃的真空烘箱中烘干20小時，即可以得到光學(xué)透明的含硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光薄膜，該薄膜在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
實施例6含硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光薄膜的制備取實施例2所制得的含有硫化鎘納米微粒溶膠5ml，加入0.1N鹽酸水溶液0.2ml，室溫條件下攪拌3小時，取少量滴于潔凈的石英片上，通過勻攪機(jī)旋涂制成薄膜，將此薄膜置于60℃的真空烘箱中烘干36小時，在將其轉(zhuǎn)移至120℃的真空烘箱中烘干36小時，即可以得到光學(xué)透明的含硫化鎘納米微粒的有機(jī)/無機(jī)雜化發(fā)光薄膜，該薄膜在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
權(quán)利要求
1．一種有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光材料的合成方法，其特征在于選用的Sol-gel前體化合物的結(jié)構(gòu)式如下HOOC-CH=CH-CONH-(CH2)3-Si(OC2H5)3合成硫化鎘納米微粒所用的原料為硫脲與乙酸鎘；選擇馬來酸酐及γ-氨丙基-三乙氧基硅烷(KH550)為原料制備前體化合物Ⅰ，然后加入0.05-0.5g硫脲與0.1-2.5g乙酸鎘于上述體系中，在60-120℃條件下反應(yīng)4-8小時，得到含有硫化鎘納米微粒的黃色透明溶膠，將該溶膠于室溫下旋涂制膜，并在60-120℃的真空烘箱中凝膠12-36小時，得到光學(xué)透明的有機(jī)/無機(jī)納米雜化固體發(fā)光薄膜，該薄膜在紫外燈的照射下可發(fā)出較強(qiáng)的綠光。
2．如權(quán)利要求1所述的有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光材料的合成方法，其特征在于選用馬來酸酐0.5-5g。
3．如權(quán)利要求1所述的有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光材料的合成方法，其特征在于選用γ-氨丙基-三乙氧基硅烷(KH550)1-15g。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含有納米微粒的有機(jī)/無機(jī)納米雜化材料的合成方法,采用Sol－gel前體化合物Ⅰ及硫脲,乙酸鎘為原料,在Sol－gel前體化合物Ⅰ存在下,硫脲與乙酸鎘反應(yīng)形成硫化鎘納米微粒,且穩(wěn)定的存在于前體化合物之中,然后經(jīng)過Sol－gel過程,可獲得光學(xué)透明的有機(jī)/無機(jī)納米硫化鎘雜化發(fā)光固體薄膜,并可實現(xiàn)較強(qiáng)的綠色發(fā)光。
文檔編號C09K11/00GK1306067SQ0012825
公開日2001年8月1日 申請日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者陳延明, 姬相玲, 蔣世春, 孫琦, 姜炳政 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所